CN210722905U - 一种三相四线制塑壳断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种三相四线制塑壳断路器，包括绝缘外壳、触头系统、操作机构、电流采集器、电子控制器、电动操作机构、电源进线端和电源出线端,所述绝缘外壳包括基座、中盖和上盖，所述电子控制器包括至少两块电子线路板：第一电子线路板和第二电子线路板，所述基座至少具有第一空腔、第二空腔、第三空腔、第四空腔和第五空腔，所述中盖内设有至少一个向靠近所述第四空腔方向凸起的第六空腔，所述第一电子线路板设于所述第六空腔内，且与设置在所述中盖或上盖内的所述第二电子线路板大致垂直连接。本实用新型通过合理布置电子控制器的各功能模块，使电子控制器能在断路器的整体高度较低、体积较小的情况下合理布置在有限的断路器空间内。

Description

一种三相四线制塑壳断路器

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，具体涉及一种三相四线制塑壳断路器。

背景技术

自动分合闸装置的三相四线剩余电流保护塑壳断路器，具有在电路出现诸如短路、漏电、欠压等电流电压故障时可以检测、判断并自动分合闸的功能，同时具有测量线路数据和检测故障以及显示和远程通讯等功能，从而满足电力系统物联网需求。断路器满足以上功能，需要在传统的断路器的基础上设置有控制器模块、显示模块、重合闸机构、载波和蓝牙集合模块等。为了断路器的换代升级不影响与之配合的箱体的使用，所以断路器的高度尺寸需要做到105mm以下，以装在原箱体内，同时断路器的长度及宽度尺寸也需要做到尽可能小，节约安装箱体空间，实现老尺寸箱体装载多功能的断路器，这就需要自动分合闸装置的三相四线剩余电流保护断路器中的不同功能模块尤其是电子控制器合理布置，做到极限尺寸满足极限功能，现有的断路器无法同时满足尺寸和功能的多重需求。

实用新型内容

基于上述背景，本实用新型提供一种自动分合闸装置的三相四线剩余电流保护塑壳断路器，可有效解决上述问题，通过合理布置电子控制器的各功能模块，使电子控制器能在断路器的整体高度较低、体积较小的情况下合理布置在有限的断路器空间内。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种三相四线制塑壳断路器，包括绝缘外壳、触头系统、操作机构、电流采集器、电子控制器、电动操作机构、电源进线端和电源出线端,所述绝缘外壳包括基座、中盖和上盖，所述电子控制器包括至少两块电子线路板，所述两块电子线路板包括第一电子线路板和第二电子线路板，所述基座至少具有第一空腔、第二空腔、第三空腔、第四空腔和第五空腔，其中第一空腔、第二空腔和第三空腔内分别设置有触头系统，第四空腔和第五空腔内设置有N极导体，所述中盖内设有至少一个向靠近所述第四空腔方向凸起的第六空腔，所述第一电子线路板设于所述第六空腔内，且与设置在所述中盖或上盖内的所述第二电子线路板大致垂直连接。

优选的，所述第六空腔沿所述断路器的高度方向与所述断路器的N相相对应，且可伸入所述第四空腔和/或第五空腔内。

优选的，所述中盖内还设有一个向靠近所述第五空腔方向延伸的第七空腔，所述第七空腔设有电机。

优选的，所述第二电子线路板可沿所述断路器的高度方向与所述第一空腔、第二空腔、第三空腔、第四空腔和第五空腔中的至少一个空腔相对应。

优选的，所述第二电子线路板沿所述断路器的高度方向与所述第五空腔相对应，且沿所述断路器的宽度方向与所述第一空腔、第二空腔、第三空腔和第四空腔中的至少一空腔相对应。

优选的，所述电子控制器包括显示模块，所述显示模块可单独或与所述第二电子线路板一体设置于所述上盖内，且与所述第一电子线路板大致垂直相连。

优选的，所述第一电子线路板垂直于所述基座的底板。

优选的，所述电子控制器还包括双模通信模块，所述双模通信模块分别与所述第一电子线路板进而第二电子线路板连接。

优选的，所述双模通信模块通过载波模块与所述第一电子线路板或第二电子线路板连接。

优选的，所述双模通信模块或所述载波模块与所述第一电子线路板垂直或近似垂直设置。

优选的，所述的双模通信模块的通信方式包括蓝牙、红外、Wifi、BLE、ZigBee、GPRS、4G、5G、NB-IoT、LoRa、RS485、LAN、CAN、DeviceNet、Profibus或HPLC中的两种。

优选的，所述的双模通信模块的两种通信方式设于同一绝缘壳体内。

优选的，所述双模通信模块包括HPLC载波和蓝牙两种通信方式。

优选的，所述电流采集器包括设于所述第五空腔内且不大于所述断路器额定电流50%的第一电流采集器。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过将电子控制器的电源模块设置于断路器绝缘外壳的中性极的空腔内，更加合理的利用了空间，降低了断路器高度；

2、本实用新型通过将电子控制器拆分为多个不同的模块，实现了功能模块化及强弱电隔离，既满足功能需求又实现高可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的断路器整体外形结构示意图。

图2是本实用新型的断路器的内部结构示意图。

图3是本实用新型的断路器的基座结构示意图。

图4是本实用新型的断路器的基座另一角度结构示意图。

图5是本实用新型的断路器的中盖结构示意图。

图6是本实用新型的断路器的中盖另一角度结构示意图。

图7是本实用新型的断路器的上盖结构示意图。

图8是本实用新型的电子控制器的一实施例布局示意图。

图9是本实用新型的电子控制器的另一实施例布局示意图。

图10是本实用新型的电子控制器的又一实施例布局示意图。

图11是本实用新型的电子控制器的再一实施例布局示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型所述的“高度”、“长度”、“宽度”、“上方”、“下方”等方位用语以图1所示角度为准。

如图1至图7所示，本实用新型提供了一种三相四线塑壳断路器100，包括绝缘外壳110、触头系统120、操作机构130、电流采集器140、电子控制器150、电动操作机构160、电源进线端180和电源出线端190，所述触头系统120、操作机构130、电流采集器140、电子控制器150、电动操作机构160设于所述绝缘外壳110内。

具体的，所述绝缘外壳110包括基座111、中盖112和上盖113,所述基座111、中盖112和上盖113沿所述断路器的高度方向依次设置。所述基座111至少具有五个空腔，所述基座111的第一空腔1111、第二空腔1112、第三空腔1113、第四空腔1114分别依次对应设于所述断路器100的A、B、C、N相内，所述基座111的第五空腔1115贯穿所述断路器的A、B、C、N相，且沿所述断路器100的长度方向位于远离灭弧系统的一侧。N极导体121自所述断路器100的电源进线端180穿过所述第四空腔1114和所述第五空腔1115与所述断路器100的电源出线端190相连。

在所述第一空腔1111至第三空腔1113内分别设有所述触头系统120，所述操作机构130可带动所述触头系统120运动，从而实现所述断路器100的分闸或合闸。在本实施例中，所述操作机构130位于所述中盖112内且对应于所述第一空腔1111至第三空腔1113的上方区域中，如此设置，可为电动操作机构160和电子控制器150的布局提供空间。

所述电流采集器140设于所述绝缘外壳110内，可采用零序电流互感器、电流互感器、电流传感器、分流器中的任意一种或多种，根据所述断路器所要实现的功能进行设置即可，在此不做限制。在本实施例中，所述电流采集器140包括零序电流互感器，所述断路器100的A、B、C、N相负载端导体同时从所述零序电流互感器的孔心穿出，以监测所述断路器100是否存在剩余电流，所述零序电流互感器可将监测到的数据传输给所述电子控制器150，所述电子控制器150根据接收到的数据决定是否进行下一步的动作，从而实现剩余电流保护功能。

所述电流采集器140还包括第一电流采集器141，所述第一电流采集器141设于所述第五空腔1115内且不大于所述断路器额定电流50%，所述N极导体121穿过所述第一电流采集器141的孔心，所述第一电流采集器141可用来监测所述N极内的电流，从而实现对负载造成伤害及会影响负载正常运行的三相电流不平衡情况下的N线断线进行检测及保护功能，使得保护装置的保护功能设置更科学、合理、完善，使得电网运行更加安全。

所述电子控制器150包括第一电子线路板151和第二电子线路板152，所述第一电子线路板151为电源模块，由所述电源进线端180取得电源，为所述电子控制器150提供工作电源，所述第二电子线路板152为主控模块，在所述第二电子线路板152上设有MCU，可接收所述电流采集器140采集的电压、电流等信息，并判断是否进行保护动作。具体的，所述第二电子线路板152的作用是对断路器的电压电流等电网信号和断路器状态信号进行检测，实现对电网信号的测量和保护，自动控制断路器分合闸，并能显示数据信息，指示当前状态，所述第二电子线路板152还能与上位机通信实现“四遥”功能。

在一较佳实施例中，在所述中盖112上设有一个向靠近所述第四空腔1114方向凸起的第六空腔1121，围合形成所述第六空腔1121的腔体侧壁可伸入所述第四空腔1114内，所述第一电子线路板151可设于所述第六空腔1121内并向所述第四空腔1114内延伸，所述第一电子线路板151与所述基座111的底板相垂直，所述基座111的底板与所述断路器100的高度方向相垂直。

在上述实施例的基础上，所述第一电子线路板151可沿所述断路器100的长度方向向所述第五空腔1115内延伸，即所述第一电子线路板151同时位于所述第四空腔1114和第五空腔1115内，且对应于所述第五空腔111内的N相区域，对应的，所述第六空腔1121可同时伸入所述四空腔1114和第五空腔1115内。即：所述第六空腔1121沿所述断路器的高度方向与所述断路器的N相相对应，且可伸入所述第四空腔1114内，或伸入所述第四空腔1114和所述第五空腔1115的对应N相区域内。

所述第二电子线路板152沿所述断路器100的高度方向设于所述第一电子线路板151上方，的所述中盖112或上盖113内，且可与所述第一电子线路板151大致垂直连接，具体的，所述第一电子线路板151和所述第二电子线路板152之间的角度可在85-95度之间，在90度即二者垂直时的设置位置为最优。具体的，所述第二电子线路板152可位于所述中盖112或所述上盖113内，且可沿所述断路器的高度方向与所述第一空腔1111、第二空腔1112、第三空腔1113、第四空腔1114或第五空腔1115的至少一个空腔相对应，即所述第二电子线路板152可与上述空腔中的任一个相对应，也可与二个及以上的空腔相对应，当所述第二电子线路板152沿所述断路器100的高度方向与所述第五空腔1115相对应时，所述第二电子线路板152且沿所述断路器100的宽度方向与所述第一空腔1111、第二空腔1112、第三空腔1113或第四空腔1114中的至少一个空腔相对应，即：所述第二电子线路板152沿所述断路器100的高度方向与所述第五空腔1115相对应，且沿所述断路器100的宽度方向与所述断路器100的A、B、C、N四相中的至少一相对应。当所述第二电子线路板152与多个空腔相对应时，在所述第二电子线路板152上可布置更多的功能模块，从而更好的满足客户对产品的需求。

进一步的，所述电子控制器150还包括显示模块153，所述显示模块153设于所述断路器100的上盖113内，可用来显示所述断路器的各类信息，所述信息包括负荷信息类、开关状态类、故障记录类、远程调控类、环境因素类、时间类、安防类、报警类等。在一较佳实施例中，所述显示模块153可与所述第二电子线路板152一体设置于所述断路器100的上盖113内，当然，所述显示模块153也可单独设于所述上盖113内，在此不做限制，所述显示模块153与所述第一电子线路板153大致垂直连接，二者之间的角度可在85-95度之间，在90度即二者垂直时的设置位置为最优。

进一步的，所述电子控制器150还包括双模通信模块154，双模通信模块是指具有两种通信方式的通信模块，两种通信方式可以分别配置为针对下级设备和上级设备通信，避免使用同一种模式会产生的干扰和时延，此外双模模块可插拔，安装灵活，在需要通信的场景下安装，在不需要的场景可以不安装。在本实施例中，所述双模通信模块154的通信方式有线或无线方式，且分别与所述第一电子线路板151和第二电子线路板152连接，所述无线方式包括为蓝牙、红外、Wifi、BLE、ZigBee、GPRS、4G、5G、NB-IoT或LoRa，所述有线方式包括RS485、LAN、CAN、DeviceNet、Profibus或HPLC，所述双模通信模块154的通信方式包括上述方式的两种，可以都是有线方式，也可以都是无线方式，也可是有线和无线的组合，在本实施例中，所述的双模通信模块154的通信方式优选地为HPLC载波和蓝牙，所述HPLC载波和蓝牙可集成在同一绝缘壳体内，然后再将所述绝缘壳体设于所述断路器100内，所述HPLC载波用于实现与上级设备的通信，所述蓝牙模块用于实现与下级设备的通信。

所述第一电子线路板151、第二电子线路板152和双模通信模块154之间可通过接插端子或导电线直接连接，当通过接插端子的方式进行连接时，装配比较方便，当通过导电线连接时，既满足功能需求又实现高可靠性。

当然，所述双模通信模块154也可通过间接方式与所述第二电子线路板152相连，具体的，所述断路器100还包括载波模块155，所述双模通信模块154可插入所述载波模块155的接口内，通过所述载波模块155实现与所述第二电子线路板152或所述第一电子线路板151的连接。

在一具体的实现方式中，如图8所示，所述第一电子线路板151设于所述中盖112的第六空腔1121中，所述第六空腔1121伸入所述基座111的第四空腔1114内，为便于清楚的描述本实施例，附图5中隐藏了所述中盖112和所述上盖113。所述第一电子线路板151与所述基座111的底板相垂直，所述第二电子线路板152与所述显示模块153一体设置集成在同一电子线路板上，且位于所述上盖113内，且沿所述断路器100的高度方向与所述第三空腔1113和第四空腔1114相对应，第一电子线路板151与第二电子线路板152临近设置，能够通过插针方式可靠连接。所述双模通信模块154设于所述上盖113内，所述上盖113内设有容纳所述双模通信模块154的第八空腔1131。所述双模通信模块154沿所述断路器100的宽度方向对应所述第一空腔1111和第二空腔1112，沿所述断路器100的高度方向对应于所述第五空腔1115，且通过所述载波模块155实现与所述第一电子线路板151的连接，所述载波模块155设于所述中盖112内，且沿所述断路器100的高度方向对应设于所述双模通信模块154的下方，所述双模通信模块154通过插接的方式与所述载波模块155相连，所述载波模块155与所述第一电子线路板151通过导电线相连。

在另一具体的实现方式中，如图9所示，所述第一电子线路板151设于所述中盖112的第六空腔1121中，所述第六空腔1121伸入所述基座111的第四空腔1114内并向所述第五空腔1115对应的N相区域内延伸，为便于清楚的描述本实施例，附图中隐藏了所述中盖112和所述上盖113。在本实施例中，所述第一电子线路板151设于所述基座111的第四空腔1114内并向所述第五空腔1115内延伸，且沿所述断路器100的高度方向向所述中盖112内延伸，所述第一电子线路板151与所述基座111的底板垂直，所述第二电子线路板152与所述显示模块153一体设置集成在同一电子线路板上，且位于所述上盖113内，且沿所述断路器100的高度方向与所述第三空腔1113和第四空腔1114相对应，所述双模通信模块154设于所述上盖113内，沿所述断路器100的宽度方向对应所述第一空腔1111和第二空腔1112，沿所述断路器100的高度方向对应于所述第五空腔1115，且通过所述载波模块155实现与所述第一电子线路板151的连接，所述载波模块155设于所述中盖112内，且沿所述断路器100的高度方向设于所述双模通信模块154的下方且对应于所述第五空腔1115，沿所述断路器100的宽度方向对应于所述第一空腔1111至第三空腔1113，相较于上述具体的实现方式，所述载波模块155与所述第一电子线路板151的距离更近，可以直接采用插接的方式实现与所述第一电子线路板151的连接，而不用采用导电线的方式，相对于采用导线方式连接，提升了板间连接的可靠性和装配便利性；并且信号在PCB中敷设的印制线路中传输相对于线缆连接方式，可以更方便地实现信号线路的屏蔽设计，提高信号传输的抗干扰能力。此外，当第一电子线路板151向第五空腔1115内延伸时，双模通信模块154能够通过第一电子线路板151与第二电子线路板152连接，间接地也会提高双模通信模块154与第二电子线路板152的连接可靠性和信号抗干扰能力。

在又一具体的实现方式中，如图10所示，所述第一电子线路板151设于所述基座111的第四空腔1114内并相所述第五空腔1115内延伸，且沿所述断路器100的高度方向相所述中盖112内延伸，所述第一电子线路板151与所述基座111的底板相垂直，所述第二电子线路板152与所述显示模块153分别作为一个独立的模块单独设置，其中所述第二电子线路板152与所述载波模块155共同设于所述中盖112内，且均沿所述断路器100的高度方向设于所述双模通信模块154的下方且对应于所述第五空腔1115，沿所述断路器100的宽度方向对应于所述第一空腔1111至第三空腔1113，所述载波模块155沿所述断路器100的高度方向设于所述第二电子线路板152的上方。所述双模通信模块154和显示模块153设于所述上盖113内，沿所述断路器100的宽度方向对应所述第一空腔1111和第二空腔1112，沿所述断路器100的高度方向对应于所述第五空腔1115，且通过所述载波模块实现与所述第一电子线路板151的连接。在本实现方式中，所述第一电子线路板151分别与第一电子线路板151和所述载波模块通过插接的方式实现连接，所述双模通信模块154通过所述载波模块实现与所述第一电子线路板151的连接，连接可靠方便，提高信号传输的抗干扰能力。

在再一具体的实现方式中，如图11所示，所述第一电子线路板151设于所述基座111的第四空腔1114内并相所述第五空腔1115内延伸，且沿所述断路器100的高度方向相所述中盖112内延伸，所述第一电子线路板151与所述基座111的底板垂直，所述第二电子线路板152设于所述中盖112内，且沿所述断路器100的宽度方向与所述第一空腔1111至第四空腔1114相对应，所述双模通信模块154设于所述中盖112内，沿所述断路器100的宽度方向对应所述第一空腔1111和第二空腔1112，沿所述断路器100的高度方向对应于所述第五空腔1115，所述载波模块155对应设于所述双模通信模块154的下方。在本实施例中，所述第一电子线路板151和第二电子线路板152通过插接的方式连接，所述载波模块与所述第一电子线路板151通过导电线连接，所述双模通信模块154与所述载波模块通过插接的方式连接。

所述断路器100还包括电动操作机构160，所述电动操作机构160沿所述断路器100的高度方向设置于所述N极导体121上方，所述电动操作机构160的电机底部设于所述第五空腔1115内，降低了所述断路器100的高度，所述电动操作机构160可通过电机的转动驱动所述断路器的手柄往复运动，从而实现所述断路器100的自动分合闸，在所述断路器100的中盖122内设有一个向靠近所述第五空腔方向延伸的第七空腔1122，所述电动操作机构160的电机的一端设于所述第七空腔1122内，另一端设于所述基座111的第五空腔1115内。

本实用新型通过将电动操作机构160部分地伸入到第五空腔1115内，将第一电子线线路板151部分地伸入到第四空腔1114的腔体内，更加合理的利用了空间，降低了断路器高度，使得所述断路器100的总体高度不超过105mm，从而可以满足较小的箱体内实现对产品的多功能需求。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种三相四线制塑壳断路器，包括绝缘外壳（110）、触头系统（120）、操作机构（130）、电流采集器（140）、电子控制器（150）、电动操作机构（160）、电源进线端（180）和电源出线端（190），所述绝缘外壳（110）包括基座（111）、中盖（112）和上盖（113），所述电子控制器（150）包括至少两块电子线路板，所述两块电子线路板包括第一电子线路板（151）和第二电子线路板（152），所述基座（111）至少具有第一空腔（1111）、第二空腔（1112）、第三空腔（1113）、第四空腔（1114）和第五空腔（1115），其中第一空腔（1111）、第二空腔（1112）和第三空腔（1113）内分别设置有触头系统（120），第四空腔（1114）和第五空腔（1115）内设置有N极导体（121），其特征在于：所述中盖（112）内设有至少一个向靠近所述第四空腔（1114）方向凸起的第六空腔（1121），所述第一电子线路板（151）设于所述第六空腔（1121）内，且与设置在所述中盖（112）或上盖（113）内的所述第二电子线路板（152）大致垂直连接。

2.根据权利要求1所述的一种三相四线制塑壳断路器，其特征在于，所述第六空腔（1121）沿所述断路器的高度方向与所述断路器的N相相对应，且可伸入所述第四空腔（1114）和/或第五空腔（1115）内。

3.根据权利要求1或2所述的一种三相四线制塑壳断路器，其特征在于，所述中盖（112）内还设置有一个向靠近所述第五空腔（1115）方向延伸的第七空腔（1122），所述第七空腔（1122）设有电机。

4.根据权利要求1或2所述的一种三相四线制塑壳断路器，其特征在于，所述第二电子线路板（152）可沿所述断路器的高度方向与所述第一空腔（1111）、第二空腔（1112）、第三空腔（1113）、第四空腔（1114）和第五空腔（1115）中的至少一空腔相对应。

5.根据权利要求4所述的一种三相四线制塑壳断路器，其特征在于，所述第二电子线路板（152）沿所述断路器的高度方向与所述第五空腔（1115）相对应，且沿所述断路器的宽度方向与所述第一空腔（1111）、第二空腔（1112）、第三空腔（1113）和第四空腔（1114）中的至少一空腔相对应。

6.根据权利要求1或2所述的三相四线制塑壳断路器，其特征在于：所述的电子控制器（150）包括显示模块（153），所述显示模块（153）可单独或与所述第二电子线路板（152）一体设置于所述上盖（113）内，且与所述第一电子线路板（151）大致垂直相连。

7.根据权利要求1所述的三相四线制塑壳断路器，其特征在于，所述电子控制器（150）还包括双模通信模块（154），所述双模通信模块（154）分别与所述第一电子线路板（151）和所述第二电子线路板（152）连接。

8.根据权利要求7所述的三相四线制塑壳断路器，其特征在于，所述双模通信模块（154）通过载波模块（155）与所述第一电子线路板（151）或所述第二电子线路板（152）连接。

9.根据权利要求8所述的三相四线制塑壳断路器，其特征在于，所述双模通信模块（154）或所述载波模块（155）与所述第一电子线路板（151）垂直或近似垂直设置。

10.根据权利要求1所述的一种三相四线制塑壳断路器，其特征在于，所述电流采集器（140）包括设于所述第五空腔（1115）内且不大于所述断路器额定电流50%的第一电流采集器（141）。

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